کار بر روی سیستم های پیچیده ، از جمله آب و هوای زمین ، برنده جایزه نوبل فیزیک است


آب و هوای زمین یک سیستم بسیار پیچیده در مقیاس بزرگ است. در سطح میکروسکوپی ، ماده همچنین شامل فیزیک پیچیده اتم ها و مولکول ها است. جایزه نوبل فیزیک 2021 ترکیبی از کار سه دانشمند است که چنین سیستم های فیزیکی پیچیده ای را با استفاده از ابزارهای اولیه فیزیک روشن کرده اند.

آکادمی علوم سلطنتی سوئد در 5 اکتبر اعلام کرد. نیمی از جایزه 10 میلیون کرون سوئدی (بیش از 1 میلیون و 100 هزار) به جورجیو پرسی ، فیزیکدان دانشگاه سپیانزا در رم تعلق می گیرد. به

این سه محقق از استراتژی مشابهی برای جداسازی قطعه ای خاص از یک سیستم پیچیده در یک مدل استفاده کردند ، نمایشی ریاضی از چیزی که در طبیعت یافت می شود. برد مارستون ، فیزیکدان دانشگاه بری ، می گوید که با مطالعه آن مدل و سپس ادغام این درک در توصیف های پیچیده تر ، محققان در درک سیستم های پیچیده تر پیشرفت کرده اند. “هنر مدلینگ آنقدر غنی است که نتایج جالب و شاید شگفت انگیزی را به شما می دهد ، اما آنقدر ساده است که می توانید انتظار درک آن را داشته باشید.”

گورن هانسن ، دبیر کل آکادمی علوم سلطنتی سوئد ، با اعلام برندگان ، گفت: “معمولاً یک موضوع غیرسیاسی است ، این پیام را به رهبران جهان می رساند:” مفهوم گرمایش زمین بر پایه علم جامد استوار است. به انتشار گازهای گلخانه ای از جمله دی اکسید کربن توسط انسان ، دمای سطح زمین را از زمان قبل از صنعت بیش از 1 درجه سانتیگراد افزایش داده است. این گرما بر همه مناطق زمین تأثیر می گذارد و حوادث شدید آب و هوایی مانند موج گرما ، آتش سوزی جنگل ها و خشکسالی را تشدید می کند (SN: 8/9/21)

سوکرو مانابه از دانشگاه پرینستون (سمت چپ) و کلاوس هاسلمن از موسسه هواشناسی ماکس پلانک (راست) روی شبیه سازی های اولیه آب و هوای زمین کار کردند و پایه و اساس مدل های آب و هوایی دقیق تر امروزی با اثرات گرمایش زمین را پایه گذاری کردند. استفاده می شود. بهاز سمت چپ: مقررات Bangat / Wikimedia Commons (CC BY 2.0) ؛ عکس سوئدیش سایتونگ / عکس سهام علامی

جان ویتلوفر از دانشگاه ییل ، ​​عضو کمیته نوبل فیزیک ، گفت که کار مانبه پایه و اساس مدل سازی آب و هوا را ایجاد کرد. وتلوفر در مصاحبه ای پس از اعلام جایزه توضیح داد: “او در واقع مدلهایی را ساخت که همه مدلهای آب و هوایی آینده از آنها ساخته شده بودند. این داربست برای بهبود پیش بینی آب و هوا ضروری است. »

مانابه مطالعه کرد که چگونه افزایش سطح دی اکسید کربن باعث تغییر دمای زمین می شود. یک مدل ساده آب و هوایی از مقاله ای که توسط Manebe در 1967 پشتیبانی شد ، ستونی از اتمسفر را تقلید کرد که در آن توده های هوا هنگام گرم و سرد شدن بالا و پایین می روند و نشان می دهد که با این کار ، میزان دی اکسید کربن در جو دو برابر می شود. درجه C. این درک را می توان در مدلهای پیچیده تر که کل اتمسفر را تقلید می کنند یا اثرات اقیانوس ها را شامل می شود ، به عنوان مثال (SN: 5/30/70)

منابه در یک کنفرانس خبری در پرینستون گفت: “من هرگز فکر نمی کردم که مطالعه ای که شروع می کنم چنین تأثیر بزرگی داشته باشد.” “من فقط از روی کنجکاوی این کار را می کردم.”

هاسلمن تکامل آب و هوای زمین را با در نظر گرفتن انواع مختلف دوره های زمانی که فرایندهای مختلف در آن اتفاق می افتد ، مورد مطالعه قرار داد. تغییرات آب و هوایی روزانه برعکس تغییرات فصلی و فرایندهای بسیار کند مانند گرم شدن جهانی اقیانوس ها است. کار هاسلمن به ما نشان داد که چگونه شوک های کوتاه مدت را می توان در مدلها برای درک تغییرات بلند مدت آب و هوا وارد کرد.

عکس جورجیو پرسی
جورجیو پرسی از دانشگاه سپیانزا در رم به دلیل تحقیقات خود در زمینه فیزیک شاهدانه ، مانند شیشه چرخان ، که در آن اتم های مختلف نمی توانند در مورد جهت چرخش آنها به توافق برسند ، مشهور است. لورنزا پرسی / Wikimedia Commons

مایکل مولونی ، مدیرعامل موسسه فیزیک آمریکا در کالج پارک ، می گوید این جایزه درک دانشمندان از آب و هوا را تأیید می کند. “با جستجوهایی که به رسمیت شناخته شده است [by] جایزه نوبل سال گذشته. ”

نمونه ای از اتم های آهن که در شبکه ای از اتم های مس احاطه شده اند ، فلش هایی که در جهات مختلف قرار دارند
در شیشه چرخان ، همانطور که در اینجا نشان داده شده است ، توری از اتم های مس (آبی) حاوی اتم های آهن (قرمز) ، چرخش ها (فلش های سیاه) است که نمی توانند به هیچ جهتی اشاره کنند.بود. چانگ

مانند الگوهای آب و هوایی زمین ، دنیای داخلی اتم های درون ماده نیز می تواند پیچیده و جدا از هم باشد. هدف از کار پرسی درک فرآیندهای سیستم های دژنراتیو ، مانند نوعی از مواد به نام شیشه اسپین بود.SN: 10/18/02) در شیشه اسپین ، اتم ها به دلیل خاصیت کوانتومی به نام اسپین مانند آهن ربای کوچک رفتار می کنند. اما اتم ها نمی توانند در مورد جهت حرکت آهنرباهای خود توافق کنند و در نتیجه آرایش مخدوش می شود.

این شبیه به نوع شیشه ای است که بیشتر آشنا است – ماده ای که در آن اتم ها به ترتیب متوالی نمی رسند. پاریسی یک توصیف ریاضی برای چنین شیشه چرخشی ارائه داد. کار او همچنین به تعدادی از موضوعات پیچیده دیگر نیز می پردازد ، از اختلالات گرفته تا نمونه های گله گرفته تا فعالیت های حیوانی مانند سگهای نر.SN: 7/31/14)

اگرچه کار او مستقیماً بر آب و هوا متمرکز نیست ، پرسی در مصاحبه ای در جریان جایزه نوبل ، در مورد نیمی از این جایزه اظهار داشت: “واضح است که برای نسل بعدی ما باید خیلی سریع عمل کنیم.”

کارولین گراملینگ به گزارش این داستان کمک کرد.

دیدگاهتان را بنویسید